范 毅

(江蘇省無(wú)錫市堰橋高級(jí)中學(xué)，江蘇 無(wú)錫 214174)

物理作業(yè)是物理課堂教學(xué)的延伸,是物理學(xué)習(xí)的重要載體,也是檢驗(yàn)教學(xué)效果的重要手段。通過(guò)作業(yè),學(xué)生進(jìn)一步鞏固所學(xué)的知識(shí)和方法,教師可準(zhǔn)確地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,及時(shí)調(diào)整教學(xué)方式,更好地進(jìn)行學(xué)習(xí)引導(dǎo)。

傳統(tǒng)的物理作業(yè)更多地注重結(jié)果,呈現(xiàn)的是學(xué)生思考后的最終結(jié)果,不能有效反映學(xué)生的思維過(guò)程和內(nèi)隱素養(yǎng),不利于教師教學(xué)的優(yōu)化和改進(jìn)，為了更好地發(fā)揮物理作業(yè)的教學(xué)功能，筆者嘗試可視化作業(yè)的設(shè)計(jì)與實(shí)施，取得了較好的成效?？梢暬鳂I(yè)形式多樣,可以是完成精心設(shè)計(jì)的題組,也可以是繪制章節(jié)知識(shí)思維導(dǎo)圖、寫(xiě)一篇物理學(xué)習(xí)筆記,還可以是一場(chǎng)精彩的物理辯論。通過(guò)解題、設(shè)計(jì)、寫(xiě)作和交流等可視化作業(yè),學(xué)生用語(yǔ)言、圖像和文字的形式將其原本看不見(jiàn)的思考路徑、思維過(guò)程呈現(xiàn)出來(lái),實(shí)現(xiàn)思維的可視化。通過(guò)可視化作業(yè)，學(xué)生內(nèi)隱的思維得到外顯,變得有跡可循,以此促進(jìn)教師教學(xué)的優(yōu)化,進(jìn)而推動(dòng)學(xué)生思維的發(fā)展,這一點(diǎn)也是核心素養(yǎng)背景下物理教學(xué)最關(guān)鍵的價(jià)值追求。可視化作業(yè)大致分成解題、總結(jié)、操作、口述和寫(xiě)作五種類型。

1 解題類作業(yè)

解題類作業(yè)在教學(xué)中最常見(jiàn),題目多數(shù)來(lái)源于教材、教輔或題庫(kù)，這類作業(yè)能快速給出課堂教學(xué)反饋,前提是作業(yè)題目要契合課堂教學(xué),適合學(xué)生,所以解題類作業(yè)應(yīng)該由教師依據(jù)教學(xué)的重難點(diǎn)及班級(jí)學(xué)生的具體情況,遵循目的性、針對(duì)性、層次性、多樣化的原則自主編排,學(xué)生在一定范圍內(nèi)自主選擇。

例如動(dòng)能定理的應(yīng)用的作業(yè)題：

(1) 質(zhì)量為24 kg的滑塊,以4 m/s的初速度在光滑水平面向左滑行,從某一時(shí)刻起在滑塊上作用一向右的水平力,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,滑塊的速度方向變?yōu)橄蛴?大小為4 m/s。則在這段時(shí)間內(nèi)水平力做的功為。

(2) 一質(zhì)量為1 kg的物體被人用手由靜止向上提高1 m,這時(shí)物體的速度是2 m/s，下列說(shuō)法中正確的是( )。

A. 手對(duì)物體做功10 J

B. 合外力對(duì)物體做功12 J

C. 合外力對(duì)物體做功2 J

D. 物體克服重力做功2 J

(3) 一物塊由靜止開(kāi)始從粗糙斜面上的某點(diǎn)加速下滑到另一點(diǎn),在此過(guò)程中重力對(duì)物塊做的功等于( )。

A. 物塊動(dòng)能的增加量

B. 物塊重力勢(shì)能的減少量與物塊克服摩擦力做的功之和

C. 物塊重力勢(shì)能減少量和物塊動(dòng)能的增加量以及物塊克服摩擦力做的功之和

D. 物塊動(dòng)能的增加量與物塊克服摩擦力做的功之和

(4) 質(zhì)量為m的小球,用長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕繩懸掛于O點(diǎn)。小球在水平拉力F作用下,從平衡位置P點(diǎn)緩慢地移動(dòng)到Q點(diǎn),細(xì)線偏離豎直方向的角度為θ(圖1)，則拉力F做的功是( )。

A.mgLcosθB.mgL(1-cosθ)

C.FLcosθD.FL

圖1

圖2

(5) 如圖2所示,物體從高為h的斜面體的頂端A由靜止開(kāi)始滑下,滑到水平面上的B點(diǎn)靜止,A到B的水平距離為s，斜面體和水平面都由同種材料制成,求物體與接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。

首先,以上作業(yè)設(shè)計(jì)遵循了由淺入深、由易到難、循序漸進(jìn)的原則,進(jìn)行了階梯化的設(shè)置；其次,題目形式有填空、選擇和計(jì)算,形式比較多樣,而且每個(gè)題目的設(shè)置都有明確的目的。第(1)題考查學(xué)生對(duì)動(dòng)能定理的理解、對(duì)合力的判斷；第(2)題進(jìn)一步考查物體受到的每個(gè)力及合力做的功,既考查了恒力做功公式，又考查了動(dòng)能定理的運(yùn)用；第(3)題是從能量角度去理解動(dòng)能定理,考查了學(xué)生受力分析和做功分析；第(4)題考查了變力做功的情況和動(dòng)態(tài)平衡的處理方法,不能運(yùn)用恒力做功公式，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到運(yùn)用動(dòng)能定理的便捷之處,體驗(yàn)柳暗花明又一村的喜悅；第(5)題以計(jì)算題的形式出現(xiàn),便于教師了解學(xué)生的理解能力和思維方式，考查了學(xué)生用數(shù)學(xué)方法解決物理問(wèn)題的能力。

通過(guò)這樣的解題方式,使學(xué)生的思維過(guò)程可視化,教師能清楚地看到學(xué)生的思維過(guò)程,準(zhǔn)確地定位學(xué)生的思維層次,有利于教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行精準(zhǔn)的個(gè)性化指導(dǎo),也有利于教師編排更合適的作業(yè)。

2 總結(jié)類作業(yè)

高中的物理學(xué)習(xí)內(nèi)容難度大、知識(shí)覆蓋面廣、數(shù)學(xué)能力要求高，課后的歸納總結(jié)對(duì)提高學(xué)習(xí)效率是非常重要和必要的。經(jīng)過(guò)一個(gè)單元或一個(gè)階段的學(xué)習(xí)后,教師可布置總結(jié)類物理作業(yè),以此提升學(xué)生的科學(xué)思維能力，總結(jié)類作業(yè)一般有繪制思維導(dǎo)圖和編制試卷兩種形式。

學(xué)生繪制的思維導(dǎo)圖應(yīng)該包含知識(shí)內(nèi)容和思想方法,教師通過(guò)思維導(dǎo)圖可以很直觀地看出學(xué)生的思維方向、思考方式、知識(shí)結(jié)構(gòu)和存在的問(wèn)題。例如布置學(xué)生制作萬(wàn)有引力與航天的章節(jié)思維導(dǎo)圖(圖3)，從繪圖方式看,有的學(xué)生用框架連線形式,還有的學(xué)生用樹(shù)形繪圖形式,不同的制作方式體現(xiàn)的是不同的概括總結(jié)能力。從分類標(biāo)準(zhǔn)看,有的學(xué)生按規(guī)律發(fā)現(xiàn)的時(shí)間順序,有的學(xué)生按從一般天體到特殊天體的順序,還有的學(xué)生按從宏觀到微觀、從低速到高速的順序,也有的學(xué)生分不清楚、出現(xiàn)重復(fù)或遺漏現(xiàn)象,從中可看到學(xué)生參差不齊的抽象概括能力。另外,思維導(dǎo)圖作業(yè)可以在全班交流,在與同學(xué)的交流和教師的指導(dǎo)下,對(duì)思維導(dǎo)圖可以不斷地進(jìn)行修改，逐步完善的思維導(dǎo)圖可將學(xué)生的思維更清晰完整地外顯出來(lái),便于教師指導(dǎo)學(xué)生更好地利用思維導(dǎo)圖構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò),啟發(fā)思維。

另一種總結(jié)類作業(yè)的實(shí)施方式是布置學(xué)生編制試題進(jìn)行階段小結(jié)。自編題能折射出學(xué)生的思維品質(zhì)，因?yàn)榫幹埔坏涝囶}學(xué)生要先考慮試題考查的知識(shí)點(diǎn)和思想方法,然后設(shè)置合理的背景,最后還需配置數(shù)據(jù),在這個(gè)倒推構(gòu)思的設(shè)計(jì)過(guò)程中,學(xué)生需要領(lǐng)會(huì)考查意圖,明確考查內(nèi)容,甄選考查方法。學(xué)生所編的試題,即使是錯(cuò)題,從試題立意、條件闡述、數(shù)據(jù)選取以及文字的組織,都在向教師展示出題者的物理能力和思維品質(zhì)。

通過(guò)總結(jié)類可視化作業(yè),教師可以洞悉學(xué)生的概括能力、重難點(diǎn)的判斷是否準(zhǔn)確、還有哪些方面存在遺漏,可指導(dǎo)學(xué)生對(duì)比易混淆的概念,將分散的知識(shí)點(diǎn)連成線、結(jié)成網(wǎng),使學(xué)到的知識(shí)系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化,達(dá)到聯(lián)想暢通、思維活躍的效果。

3 操作類作業(yè)

操作類作業(yè)的設(shè)計(jì)目的是讓學(xué)生親身經(jīng)歷知識(shí)的發(fā)生、過(guò)程,運(yùn)用物理知識(shí)和方法解決問(wèn)題。讓學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)踐,特別是對(duì)于比較抽象的、難以理解的內(nèi)容，由于學(xué)生的直觀想象能力不夠,再加上數(shù)學(xué)教學(xué)的不同步，增大了他們學(xué)習(xí)的困難，布置操作類作業(yè),讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作,一來(lái)可以化抽象為直觀，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，二來(lái)教師在學(xué)生的操作實(shí)踐中可以觀察、了解學(xué)生的思維路徑、方向和狀態(tài),及時(shí)調(diào)整教學(xué),更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。

在探究加速度與力和質(zhì)量關(guān)系時(shí),由于學(xué)生還沒(méi)有學(xué)牛頓第二定律,他們不能理解為什么繩中拉力不等于桶和桶中鉤碼所受的重力。這時(shí),如果能在完成常規(guī)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之后,教師再要求學(xué)生在小車和細(xì)繩之間加一個(gè)力傳感器,直接測(cè)量細(xì)繩中的拉力大小,在動(dòng)手操作的過(guò)程中,學(xué)生腦中的抽象內(nèi)容得到具體化,可以清楚地看到繩中拉力與桶和桶中鉤碼所受的重力之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)兩者確實(shí)是不相等的,不僅降低了學(xué)習(xí)難度，也為學(xué)習(xí)誤差分析及牛頓第二定律做好了鋪墊。

4 口述類作業(yè)

語(yǔ)言是思維的外化,是教師了解學(xué)生思維水平、方向和動(dòng)態(tài)的載體。除了書(shū)面作業(yè)外，也可設(shè)計(jì)一些口頭作業(yè),給學(xué)生創(chuàng)造表達(dá)的機(jī)會(huì),讓學(xué)生能自主、自由、充分地表達(dá)自己,并在對(duì)話、質(zhì)疑和答辯的過(guò)程中發(fā)展和提升思維能力。

在講完平拋運(yùn)動(dòng)后,為檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,筆者布置了開(kāi)放性作業(yè):你能用哪些方法計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)物體在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間?有學(xué)生利用拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)之間高度差，有學(xué)生利用平拋運(yùn)動(dòng)射程和初速度，有學(xué)生利用從斜面上拋出又落回到斜面上的特例(圖4)，還有學(xué)生利用小球垂直落在斜面上的特殊情境(圖5)。

圖4

圖5

透過(guò)不同學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá),不難看到每人的表達(dá)背后隱含的思維水平和誤區(qū),教師若能順利探到學(xué)生的思維軌跡,從而引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)深入的思考,那么學(xué)生的思維能力就可能得到有效的提升。口述類的可視化作業(yè)既給了學(xué)生展現(xiàn)思維的機(jī)會(huì),也給了教師“看見(jiàn)”學(xué)生思維的機(jī)會(huì),更給了教師引導(dǎo)學(xué)生思維的機(jī)會(huì)。教師通過(guò)組織學(xué)生交流口述類作業(yè),指導(dǎo)學(xué)生在溝通、對(duì)比中尋找最好的表達(dá)方式,引領(lǐng)學(xué)生的思維由零散走向結(jié)構(gòu)、由膚淺走向深刻。

5 寫(xiě)作類作業(yè)

物理寫(xiě)作是學(xué)生將思考和體驗(yàn)的過(guò)程顯性化的一種方式,物理寫(xiě)作的內(nèi)容可以是學(xué)習(xí)感悟、習(xí)題賞析,也可以是物理學(xué)史或物理方法應(yīng)用。物理寫(xiě)作的形式可以用通俗的文字,也可以用直觀的圖像。

在帶領(lǐng)學(xué)生體驗(yàn)了勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移與時(shí)間關(guān)系公式推導(dǎo)后,教師可指導(dǎo)學(xué)生撰寫(xiě)、習(xí)題賞析或體驗(yàn)感悟的文章，學(xué)生可闡述解決物理問(wèn)題的過(guò)程,包括審題建模、方法選擇、剖析錯(cuò)誤、優(yōu)化算法、圖像分析等,也可分析評(píng)估此次探究活動(dòng),表達(dá)自己的看法和感受。在作業(yè)評(píng)閱時(shí),教師從學(xué)生的文章中可以看到學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度、對(duì)解題策略和思想方法的掌握水平以及學(xué)生存在的困難，只有全面準(zhǔn)確地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)水平,教師才可能及時(shí)地調(diào)整、改進(jìn)教學(xué),提升學(xué)生的能力。

通過(guò)寫(xiě)作類可視化作業(yè),使學(xué)生的思考和體驗(yàn)過(guò)程具象化,思維可見(jiàn)可觸。教師能看到學(xué)生思維中的優(yōu)缺點(diǎn),指導(dǎo)學(xué)生重新審視自己的思維。在這個(gè)過(guò)程中,使學(xué)生的探究分析、抽象概括、反思拓展的能力得到鍛煉與提升,這也是發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的一條有效途徑。

6 結(jié)語(yǔ)

可視化作業(yè),既能幫助教師看到學(xué)生隱藏在作業(yè)背后的思維,也能幫助學(xué)生看透物理問(wèn)題的本質(zhì),使物理作業(yè)在物理教學(xué)中為發(fā)展學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)更好地發(fā)揮作用。